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java实现银行家算法

南昌航空大学实验报告

课程名称:  操作系统       实验名称:  _避免死锁(银行家算法)

班级:110462          姓名:XXX    学号:  11046208

一 实验目的

      1.    加深对死锁概念的理解。

2. 能够利用银行家算法,有效避免死锁的发生,或检测死锁的存在。

二 实验内容

实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。加深了解有关资源申请、避免死锁等概念,并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。

1.       设计进程对各类资源最大申请表示及初值确定。

2.       设定系统提供资源初始状况。

3.       设定每次某个进程对各类资源的申请表示。

4.       编制程序,依据银行家算法,决定其申请是否得到满足。

三 实验分析

1.     设计程序类Bank,在其中设计两个类:Sources资源类和Processo类用于管理资源和进程的调度,

                      i.             Bank拥有一个系统字段和可分配资源字段allSources

                    ii.             拥有一个分配资源的方法:Assign(),将进程的资源请求进行处理

                 iii.             拥有一个检查资源分配后,是否能安全运行的checkSafeQueue方法

2.    在类Sources中主要设计的是三个字段,用于标志A,B,C类,这三类资源

3.    在类Processor中 设计有三个字段

                       i.             字段name属于String类,用与标记进程的名字

                     ii.             字段maxSources属于Sources类,用于说明程序的最大资源占用

                   iii.             字段allSources属于Sources类,用于说明当前程序已经分配有的内容

                    iv.             字段needSources属于Sources类,用于说明当前程序最多还能申请的最大资源

4.      程序最后设计了一个test()方法,用与测试程序的状态

测试函数对参数进行了初始化,并设计了从键盘输入进行检测数据的正确性,数据请看实验结果

四 实验程序设计

package com.rainplus.banker;

import java.util.Scanner;


public class Bank {
	// private Sources sysSources = new Sources(10, 5, 7);
	private Sources allSources = new Sources(3, 3, 2);// TODO

	// 资源类假设一共三类资源;
	class Sources {
		private int A;
		private int B;
		private int C;

		public Sources(int B, int A, int C) {
			super();
			this.B = B;
			this.A = A;
			this.C = C;
		}
		public Sources(Sources sources) {
			super();
			this.B = sources.getB();
			this.A = sources.getA();
			this.C = sources.getC();
		}
		public int getB() {
			return B;
		}

		public void setB(int B) {
			this.B = B;
		}

		public int getA() {
			return A;
		}

		public void setA(int A) {
			this.A = A;
		}

		public int getC() {
			return C;
		}

		public void setC(int C) {
			this.C = C;
		}
	}

	// 进程类,包进程使用最大内存,当前已分配内存,和需要分配内存
	class Processor {
		private String name;
		private Sources maxSources;
		private Sources allSources;
		private Sources needSources;

		public String getName() {
			return name;
		}

		public void setName(String name) {
			this.name = name;
		}

		public Sources getMaxSources() {
			return maxSources;
		}

		public void setMaxSources(Sources maxSources) {
			this.maxSources = maxSources;
		}

		public Sources getNeedSources() {
			return needSources;
		}

		public void setNeedSources(Sources needSources) {
			this.needSources = needSources;
		}

		public Sources getAllSources() {
			return allSources;
		}

		public void setAllSources(Sources allSources) {
			this.allSources = allSources;
		}

	}

	// 显示当前系统和各个进程的资源使用情况
	public void showdata(Processor[] processors) {
		// 显示当前可用资源
		System.out.print("当前系统可分配资源为:");
		showSources(allSources);
		System.out.println("-----------------进程状态-------------");
		System.out.println("进程号      Max    Allocation      Need   ");
		System.out.println("     A B C     A B C       A B C");
		for (int i = 0; i < processors.length; i++) {
			System.out.print(processors[i].getName() + "   "
					+ processors[i].getMaxSources().getA() + " "
					+ processors[i].getMaxSources().getB() + " "
					+ processors[i].getMaxSources().getC() + "     ");
			System.out.print(processors[i].getAllSources().getA() + " "
					+ processors[i].getAllSources().getB() + " "
					+ processors[i].getAllSources().getC() + "       ");
			System.out.println(processors[i].getNeedSources().getA() + " "
					+ processors[i].getNeedSources().getB() + " "
					+ processors[i].getNeedSources().getC() + " ");
		}
		System.out.println("-----------------------------------");
	}

	// 显示资源的数据
	public void showSources(Sources sources) {
		System.out.println("A:" + sources.getA() + " B:" + sources.getB()
				+ " C:" + sources.getC());
	}

	public boolean assign(Processor[] processors, int requestNum, Sources req) {
		Processor pro = processors[requestNum];
		if (!(req.getA() <= pro.getNeedSources().getA()
				&& req.getB() <= pro.getNeedSources().getB() && req.getC() <= pro
				.getNeedSources().getC())) {
			System.out.println("请求的资源数超过了所需要的最大值,分配错误");
			return false;
		}
		if (!(req.getA() <= allSources.getA()
				&& req.getB() <= allSources.getB() && req.getC() <= allSources
				.getC())) {
			System.out.println("尚无足够资源分配,必须等待");
			return false;
		}
		// 分配资源
		allSources.setA(allSources.getA() - req.getA());
		allSources.setB(allSources.getB() - req.getB());
		allSources.setC(allSources.getC() - req.getC());
		pro.getAllSources().setA(pro.getAllSources().getA() + req.getA());
		pro.getAllSources().setB(pro.getAllSources().getB() + req.getB());
		pro.getAllSources().setC(pro.getAllSources().getC() + req.getC());
		pro.getNeedSources().setA(pro.getNeedSources().getA() - req.getA());
		pro.getNeedSources().setB(pro.getNeedSources().getB() - req.getB());
		pro.getNeedSources().setC(pro.getNeedSources().getC() - req.getC());
		boolean flag = checkSafeQueue(processors, allSources);// 进行安全性检查并返回是否安全
		if (flag == true) {
			System.out.println("能够安全分配");
			return true;
		} else {
			System.out.println("不能够安全分配");
			return false;
		}
	}

	public boolean checkSafeQueue(Processor[] pros, Sources all) {
		Sources temp = new Sources(all);
		
		boolean assigned[] = new boolean[5];
		int i = 0;
		while (i < 5) {
			if (!assigned[i] && temp.getA() >= pros[i].getNeedSources().getA()
					&& temp.getB() >= pros[i].getNeedSources().getB()
					&& temp.getC() >= pros[i].getNeedSources().getC()) {
				temp.setA(temp.getA() + pros[i].getAllSources().getA());
				temp.setB(temp.getB() + pros[i].getAllSources().getB());
				temp.setC(temp.getC() + pros[i].getAllSources().getC());
				System.out.println("分配成功的是:" + pros[i].getName());
				assigned[i] = true;
				i = 0;
			} else {
				i++;
			}
		}
		for (i = 0; i < 5; i++) {
			if (assigned[i] == false)
				return false;
		}
		return true;
	}

	public void test() {
		int processNum = 5;
		// 初始化进程数据
		Sources[] all = new Sources[processNum];
		Sources[] max = new Sources[processNum];
		Sources[] need = new Sources[processNum];
		int[][] allData = { { 0, 1, 0 }, { 2, 0, 0 }, { 3, 0, 2 }, { 2, 1, 1 },
				{ 0, 0, 2 } };
		int[][] maxData = { { 7, 5, 3 }, { 3, 2, 2 }, { 9, 0, 2 }, { 2, 2, 2 },
				{ 4, 3, 3 } };
		int[][] needData = { { 7, 4, 3 }, { 1, 2, 2 }, { 6, 0, 0 },
				{ 0, 1, 1 }, { 4, 3, 1 } };
		for (int i = 0; i < processNum; i++) {
			all[i] = new Sources(allData[i][0], allData[i][1], allData[i][2]);
			max[i] = new Sources(maxData[i][0], maxData[i][1], maxData[i][2]);
			need[i] = new Sources(needData[i][0], needData[i][1],
					needData[i][2]);
		}

		Processor[] processors = new Processor[processNum];
		for (int i = 0; i < processors.length; i++) {
			processors[i] = new Processor();
			processors[i].setName("P" + i);
			processors[i].setMaxSources(max[i]);
			processors[i].setAllSources(all[i]);
			processors[i].setNeedSources(need[i]);
		}
		showdata(processors);

		Scanner s = new Scanner(System.in);
		int requestNum = 0;
		int[] input = { 0, 0, 0 };
		Sources requestSources = new Sources(0, 0, 0);
		while (true)// 循环进行分配
		{
			System.out.println("请输入要请求的进程号(0--4):");
			requestNum = s.nextInt();
			System.out.println("请输入请求的资源数目:");
			for (int i = 0; i < 3; i++) {
				input[i] = s.nextInt();
			}
			requestSources.setA(input[0]);
			requestSources.setB(input[1]);
			requestSources.setC(input[2]);
			assign(processors, requestNum, requestSources);
			showdata(processors);
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		new Bank().test();
	}
}
           

五 实验结果

1.  正确安全分配:

当前系统可分配资源为:A:3B:3 C:2

-----------------进程状态-------------

进程号      Max   Allocation      Need  

     AB C     A B C       A B C

P0   57 3     1 0 0       4 7 3

P1   23 2     0 2 0       2 1 2

P2   09 2     0 3 2       0 6 0

P3   22 2     1 2 1       1 0 1

P4   34 3     0 0 2       3 4 1

-----------------------------------

请输入要请求的进程号(0--4):1

请输入请求的资源数目:102

分配成功的是:P1

分配成功的是:P3

分配成功的是:P0

分配成功的是:P2

分配成功的是:P4

能够安全分配

当前系统可分配资源为:A:2B:3 C:0

-----------------进程状态-------------

进程号      Max   Allocation      Need  

     AB C     A B C       A B C

P0   57 3     1 0 0       4 7 3

P1   23 2     1 2 2       1 1 0

P2   09 2     0 3 2       0 6 0

P3   22 2     1 2 1       1 0 1

P4   34 3     0 0 2       3 4 1

-----------------------------------

请输入要请求的进程号(0--4):

 2.不能安全运行:

当前系统可分配资源为:A:3B:3 C:2

-----------------进程状态-------------

进程号      Max   Allocation      Need  

     AB C     A B C       A B C

P0   57 3     1 0 0       4 7 3

P1   23 2     0 2 0       2 1 2

P2   09 2     0 3 2       0 6 0

P3   22 2     1 2 1       1 0 1

P4   34 3     0 0 2       3 4 1

-----------------------------------

请输入要请求的进程号(0--4):4

请输入请求的资源数目:3 3 1

不能够安全分配

当前系统可分配资源为:A:0B:0 C:1

-----------------进程状态-------------

进程号      Max   Allocation      Need  

     AB C     A B C       A B C

P0   57 3     1 0 0       4 7 3

P1   23 2     0 2 0       2 1 2

P2   09 2     0 3 2       0 6 0

P3   22 2     1 2 1       1 0 1

P4   34 3     3 3 3       0 1 0

-----------------------------------

请输入要请求的进程号(0--4):

六 实验体会

加深了对死锁概念的理解,能够利用银行家算法,有效避免死锁的发生,或检测死锁的存在。对进程之间的运行情况有了更加深层次的理解

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